飞天茅台酒是中国大曲酱香型的鼻祖，历史悠久。产地内出土的文物中，有相当部分是商周时代的酒具，说明当时已经有酒。距今两千多年前的汉武帝时期，茅台当地就能酿酒，史称枸酱酒。明末清初，以大曲参与糖化、发酵、蒸馏取酒的工艺日趋成熟。数百年来，飞天茅台酒酿造工艺在继承和发展中不断完善，至今仍完整延用。
茅台酒生产所用高粱为糯性高粱，当地俗称红缨子高粱。此高粱与东北及其它地区高粱不同的是，颗粒坚实、饱满、均匀，粒小皮厚，支链淀粉含量达88%以上，其截面呈玻璃质地状，十分有利于茅台酒工艺的多轮次翻烤，使茅台酒每一轮的营养消耗有一合理范围。茅台酒用高粱皮厚，并富含2%－2.5%的单宁，通过茅台工艺发酵使其在发酵过程中形成儿茶酸、香草醛、阿魏酸等茅台酒香味的前体物质，后形成茅台酒特殊的芳香化合物和多酚类物质等。这些有机物的形成与茅台酒高粱及地域微生物群系密切相关，也是茅台酒幽雅细腻、酒体丰满醇厚、回味悠长的重要因素，特别值得一提的是茅台酒富含一定的多酚类物质，适量饮用，不伤肝。
茅台酒工艺中的三高是指茅台酒生产工艺的高温制曲、高温堆积发酵、高温馏酒。茅台酒大曲在发酵过程中温度高达63℃，比其它任何名白酒的制曲发酵温度都高10－15℃；在整个大曲发酵过程中可优选环境微生物种类，后形成以耐高温产香的微生物体系，在制曲过程中首先做到了趋利避害之功效。高温堆积发酵是中国白酒生产敞开式发酵为经典和独创之作，也是其它名白酒工艺所不具有的。高温馏酒：蒸馏工艺本身是固液分离的技术，但茅台酒生产工艺的蒸馏与其它白酒完全不同。
茅台酒的酒窖建设也颇有讲究。从窖址选地、窖区走向、空间高度，到窖内温湿度控制、透气性能，以及酒瓮的形式、容量、瓮口泥封的技术等，都极为严格。这些都是关系到成品酒的再熟化、香气纯度再提高的关键。酒窖里每天要有人检查，开关透气孔，控制温湿度。